F(x,y)= xy(1-x-y)的极值和鞍点是什么?

F(x,y)= xy(1-x-y)的极值和鞍点是什么?
Anonim

回答:

要点 #(0,0),(1,0)#,和 #(0,1)# 是马鞍点。关键点 #(1/3,1/3)# 是一个局部最大点。

说明:

我们可以扩大 #F##F(X,Y)= XY-X ^ 2Y-XY ^ 2#。接下来,找到偏导数并将它们设置为零。

# frac { partial f} { partial x} = y-2xy-y ^ 2 = y(1-2x-y)= 0#

# frac { partial f} { partial y} = x-x ^ 2-2xy = x(1-x-2y)= 0#

显然, #(X,Y)=(0,0),(1,0),##(0,1)# 是这个系统的解决方案,因此是关键点 #F#。另一种解决方案可以从系统中找到 #1-2倍-Y = 0#, #1-X-2Y = 0#。求解第一个等式 #Y# 就……而言 #X##Y = 1-2倍#,可插入第二个等式得到 #1-x-2(1-2x)= 0 => -1 + 3x = 0 => x = 1/3#。由此, #Y = 1-2(1/3)= 1-2 / 3 = 1/3# 同样。

为了测试这些关键点的性质,我们找到了二阶导数:

# frac { partial ^ {2} f} { partial x ^ {2}} = - 2y#, # frac { partial ^ {2} f} { partial y ^ {2}} = - 2x#,和 # frac { partial ^ {2} f} { partial x partial y} = frac { partial ^ {2} f} { partial y partial x} = 1-2x-2y#.

因此,判别是:

#d = 4xy-(1-2倍-2Y)^ 2#

#= 4xy-(1-2倍-2Y-2X + 4X ^ 2 + 4XY-2Y + 4XY + 4Y ^ 2)#

#= 4X + 4Y-4X ^ 2-4y ^ 2-4xy-1#

插入前三个关键点给出:

#D(0,0)= - 1 <0#, #D(1,0)= 4-4-1 = -1 <0#,和 #D(0,1)= 4-4-1 = -1 <0#,使这些点成为马鞍点。

插入最后一个临界点给出了 #D(1 / 3,1 / 3)= 4/3 + 4 / 3-4 / 9-4 / 9-4 / 9-1 = 1/3> 0#。另请注意 # frac { partial ^ {2} f} { partial x ^ {2}}(1 / 3,1 / 3)= - 2/3 <0#。因此, #(1/3,1/3)# 是本地最大值的位置 #F#。您可以检查本地最大值本身 #F(1 / 3,1 / 3)= 1/27#.

下面是等高线图(等级曲线)的图片 #F# (输出的曲线 #F# 是不变的),以及4个关键点 #F#.